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是什么推动了陶瓷原料技术革新的应用?

是什么推动了陶瓷原料技术革新的应用?

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2021-04-01

瓷砖是什么。

不久前写过一篇关于原料技术革新的文章,叫《浅谈陶瓷原料加工技术的“四大三小”变化》,当时只是把一些具体的技术内容讲了一下,这次再次撰文则主要分析原料技术变革的背景和意义。

中国陶瓷在30多年来的发展历程中,经历了很多技术变革,往往现在我们走的道路有可能就是西方陶瓷强国已经走过的路。记得尹虹博士在大概20来年前就曾经说过,(同时张柏清教授也有过类似观点)并写过一篇文章《原料的技术改革在干法造粒与连续球磨》。

那么,在20多年前就有的技术为何一直推广不开,而现在却能呢?

这需要分析中国陶瓷走过的道路。发展初期的中国陶瓷正像幼儿学步,走路摇摇晃晃,只能扶墙走,因为此前中国陶瓷原料的特点是非标准化,原料变化非常频繁。因此,工厂必须严格按当日测定的原料水分再在当天下一个配方单,然后铲车司机“战战兢兢地”把各种配料加到球磨机里,这样才能保证配方的准确性,并最终保证后续工艺的稳定。而一旦原料有所变化,包括下雨天或干旱天导致原料水分变化时,若仍按同一配方去配料,往往后续工序会面目全非,烧出来的陶瓷产品的优等品率波动极大。因此,在20多年前大家看好的连续球磨机———当时轻工部在湛江一陶瓷厂据说花了上千万引进的设备也被弃之不用,最后变成了废铁。

又比如干法造粒,当时曾有个德国公司叫爱立许(音)的在大力推行。干法造粒的优点在于不用水分溶化泥浆,然后又从喷雾干燥塔里去除水分,原料工序占整厂的能耗达到40%左右。如不用水分去湿球磨浆来粉碎原料,那就省了利用燃料把这约为33%左右的水分高温蒸发掉的工序,无需耗费大量能源。这等好技术,为何也推广不开来?这也在于当时,一是原料的变化多端,二是当时的陶瓷人对工艺变化缺乏应对,往往稍一变化就找不到原因,手忙脚乱。干法造粒对原料的标准化有一定的要求,更对过程控制的要求比较严格,在整个原料造粒过程中,各种原料球磨细度要恒定,皮带秤配料的波动要控制在一定范围内,干法造粒中喷雾进去的水分也要控制到均等一致,不能忽大忽小,另外,对于粉料成腐也需要进行一定的控制……凡此种种,干法造粒工艺就像一个熟练的魔术师躺在钢丝绳上也可以睡觉而根本不担心掉下来,而当时我们还在起步阶段的“陶瓷婴儿”即使走在平坦的大路上也会摔倒。

中国陶瓷经过30年的发展,陶瓷人在生产过程中对陶瓷工艺和技术的解读已经了然于胸,因此对先进技术的把控也近乎炉火纯青。例如他们在使用连续球磨时,往往会设置2~4组的间歇磨把不标准的原料经过短暂时间的球磨化浆、大浆池均化而达到标准化,然后通过混浆、配浆池进入连续球磨从而达到和欧洲标准化原料走在“同一起跑线”的水平。

干法造粒的前提条件往往是带雨棚的原料仓以及经过充分均化的原料,很多陶瓷厂经过长足的发展,经济实力和技术水平都大大提高。单种原料均化量或储量往往达到数万吨,它所使用的料仓足够陶瓷厂稳定生产三天一个批次。

回顾这20多年来陶瓷原料加工技术的进步,无非围绕下面四个核心点来进行。

第一,主要是非标准化原料达到“近似”标准化或准标准化;

第二,围绕原料加工中节能降耗。无论是连续球磨还是干法造粒,像现在涌现的神工快磨、立磨和华南理工大学开发的动能磨以及萍乡金刚的锆铝球等,它们的着眼点一是节省球磨时所消耗的电能,二是节省传统喷雾干燥塔工艺中蒸发水分所消耗的燃料。

第三点是围绕劣质原料经过加工提升为优质原料,这部分工艺主要着眼于对原料进行去除杂质、提高白度,通过水洗、球磨、过滤、均化等手段,提升原料的品质。

第四个核心点则围绕往寻找廉价替代品的方向进发,优质黑泥资源日益减少,优质高岭土也在减少。很多地方政府对钾钠长石开采造成对山林植被的破坏也下了禁令,如何找替代品特别是利用现代的化工技术增加坯体的强度、减少泥浆的粘度,在这一研究方向上近期也获得了突破。

纵观中国陶瓷原料加工技术的进步,还有赖于两大推手。第一是成本压力逐渐增加,随着中国陶瓷产能的过剩,企业在市场竞争中纷纷把成本进行倒推算,所以很多节能措施在陶瓷企业大受欢迎,砖坯减薄化以及通过二次布料工艺把劣质原料垫底、优质原料上面已成为了众多陶瓷企业的“标配”;其次,还要有赖于政府对环保执法力度的加强,传统喷雾干燥塔耗费大量燃料,在单位时间内排放的废气又要进行除尘、脱硫、脱硝,一旦不达标便要关停整顿或者重金处罚,在这情况下干法造粒正好应运而生,也是大受陶瓷厂的欢迎。因此,成本和环保两大压力也助推了陶瓷原料先进技术在陶瓷厂的应用。

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陶瓷的原料是什么?


对于刚接触陶瓷行业或者没从事过陶瓷技术的朋友来说,都会感觉到陶瓷产品生产的原料要求比较神秘,不同的陶瓷有不同的原料用途,接下来分别看一下陶瓷原料有哪些用途。希望对大家的学习或者工作有帮助。

陶瓷的原料是什么?

高岭土——制造瓷器的主要原料之一。颜色白中微带灰色或黄色,因最初在江西浮梁(今景德镇)东乡高岭村发现,故名。“高岭”一词最早见于清康熙二十一年《浮梁县志》记载,国标上音译Gaolin,成为国际性专用名词。

麻仓土——元、明景德镇制瓷原料,是产于景德镇附近的麻仓山的一种高岭土,故名。

瓷石——制造瓷器的主要原料之一。是含石英、绢云母为主体的岩状矿物。颜色白中微带黄色、绿色、灰色或浅红色,我国很早就用来制造瓷器。

不(音敦)子——制瓷原料经过加工,制成砖状泥块,称为“不子”或“白不”,中外陶瓷文献上普遍采用这个名词。

釉浆——即釉料,施于瓷坯的表面。据文献记载,景德镇制瓷用的釉浆由釉果和釉灰配制而成,此陶瓷原料主要由氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化钾、氧化钠等组成。釉灰是用石灰石、凤尾草烧炼而成。

钴土矿——青花瓷器的呈色原料,种类颇多,古代大体分为两种:一种含锰量高含铁量低,为国产钴土矿;一种含锰量低含铁量高,为西亚地区产钴土矿。

苏泥麻青——又称“苏麻离青”、“苏泥勃青”,是一种从波斯进口的青花色料,元末明初景德镇的青花瓷器大多使用这种陶瓷原料。其特点是发色凝重浓艳,并有黑色似铁锈斑点,经化验,料中含锰量低含铁量高,与国产青料显然不同。

平等青——又称“陂塘青”,明代成化到嘉靖中期景德镇青花瓷器使用的主要陶瓷色料。产于今江西乐平,呈色淡雅。

回青——是一种进口的青花色料,明代正德、嘉靖、隆庆、万历时景德镇的青花瓷器大多使用这种青料。此陶瓷原料特点是发色蓝中泛紫,与苏麻离青、平等青色调不同。

石子青——又称“石青”,明代中期晾德镇民窑青花瓷器上使用的一种陶瓷原料。产于今江西上高,发色浓中带灰。

珠明料——产于云南,由钴土矿煅烧而成的青花色料。清代景德镇青花瓷器所用的主要青料,发色鲜明青翠。

中国陶瓷原料概况


古语云:第一做皇帝,第二火烧泥……

陶瓷,土与火的情愫,水与土的升华,人文精神的载体,演绎着多少世事之沧桑。

陶瓷泱泱大国魂,风流滔滔五千年。陶瓷之于中国或者之于世界,无论是何种建筑与何种建设,无不因她的绚丽出世与变化而亦步亦趋。久违的秦砖汉瓦,似乎离我们非常遥远,而近在咫尺的现代陶瓷又不得不让我们去关注她的典雅与富丽,她的精湛与广泛,她的出世与入世,她的灿烂与文明。

一片小小的陶瓷会牵动我们无数梦想,一片小小的陶瓷会感悟我们对艺术的追求。家与陶瓷,品质与艺术,生产与管理,技术与实力,价格与市场,还有原材料的四面汇合,还有开采与检验……似乎这一些看似毫不相干的东西,在此时此刻又血缘般的亲近。

在中国,如果说从事陶瓷为生的人是数以百万计,享受陶瓷的人又何尝不是数以亿计呢?有几个人生活中能离开陶瓷?有几个人不知道陶瓷?正如有几个人不知道自己的名字一样。陶瓷无处不渗透我们的肌肤,无处不在开启我们这个文明的历史与嬗变、文化与交响。而组成陶瓷的千百种原材料又能来自哪里?我们可能去寻求一个让有心之人去揭示审美根源,了解陶瓷原材料的来龙去脉,我们就会了解中国陶瓷的发展,展望中国陶瓷的未来。我国陶瓷原料的储藏及开发利用概述

我国陶瓷原料矿物资源十分丰富,陶瓷原料矿点分布遍及全国各省、市、自治区。我国陶瓷企业在长期的开发利用实践中,积累了丰富的技术与经验,创造出很大的经济效益,其概述如下。

陶瓷粘土:如依据最新统计资料,全国已经探明的陶瓷粘土矿床达到180余处。其中高岭土矿床,湖南占全国的29%,其次有江苏、广东、江西、辽宁、福建等省,探明的储量均达到1000万吨以上。福建省龙岩发现了我国目前最大的高岭土矿,其储量高达5400万吨。瓷石的储量以江西和湖南最多,湖南醴陵马泥沟的储量达到1亿吨。陶土的储量中以新疆为最,仅塔士库一地陶土矿储量就达到1.7亿吨。另外还有吉林、江苏、江西等省集中了全国75%的陶土储量。作为可塑性陶瓷原料的粘土,可用于陶瓷坯体、釉色、色料等配方。高岭土原料除了用于生产陶瓷产品外,还被广泛用于造纸工业以及建筑材料中涂料的填料等多种用途。

石英:石英在地球上储量多,在陶瓷工业中属于非可塑性陶瓷原料,可用于陶瓷产品的坯体、釉料等配方。我国优质石英资源储量丰富,以湖南、江西、河北、福建等省最丰富。它们通常以水晶、脉石英、石英岩、石英砂岩、石英砂、燧石、硅藻土、海卵石及粉石英等形式存在。石英的化学成分主要是二氧化硅。石英是陶瓷坯体中的主要原料,它可以降低陶瓷泥料的可塑性,减小坯体的干燥收缩,缩短干燥时间,防止坯体变形。在烧成中,石英的加热膨胀可以部分抵消坯体的收缩;高温时石英成为坯体的骨架,与氧化铝共同生成莫来石,能够防止坯体发生软化变形;石英还能提高瓷器的白度与半透明度。石英在釉料中能够提高釉的熔融温度与粘度,减少釉的膨胀系数,也能够提高釉的机械强度、硬度、耐磨性与耐化学腐蚀性。

熔剂原料:通常指能够降低陶瓷坯釉烧成温度,促进产品烧结的原料。陶瓷工业常用的熔剂原料有长石 钾长石、钠长石 、方解石、白云石、滑石、萤石、含锂矿物等。我国长石资源分布于江西、湖南、福建、广西、广东、河南、河北、辽宁、内蒙等地。烧成前长石属于非可塑性原料,可以减少坯体收缩与变形,提高干坯强度。长石是坯釉的熔剂原料,在坯体中占有25%含量;在釉料中占50%的含量。长石的主要作用是降低烧成温度;在烧成中长石熔融玻璃可以充填坯体颗粒间空隙,并能促进熔融其他矿物原料;长石原料还可以使坯体质地致密,提高了陶瓷制品的机械强度、电气性能与半透明度。在各种陶瓷产品中,长石是一种不可缺少的常用的陶瓷原料。

碳酸盐类熔剂原料:作为主要的陶瓷熔剂原料,碳酸盐类熔剂原料品种非常多。它们有碳酸钙、方解石、大理石、白云石、菱镁矿 碳酸镁 、石灰岩等。碳酸盐类熔剂原料在我国分布面积很广。如方解石、石灰石,我国各地均有出产。石灰岩分布我国北方河北、内蒙、山西、陕西与大西南的四川、云南、广西、贵州等省区;出产方解石的地区有湖北鄂西咸丰、江西萍乡与景德镇、湖南湘潭;菱镁矿的主要产区集中在辽宁海城与营口,储量占全国80%以上,约为世界产量的四分之一。此外山东、河北、四川、甘肃、西藏、青海都产出菱镁矿原料。碳酸盐类熔剂原料的主要成分碳酸钙在陶瓷坯釉料中主要是发挥熔剂作用。尤其在陶瓷面砖中,使用石灰石、方解石、大理石,其用量在5~15%之间。用于釉料中可以增加釉的硬度与耐磨度;增加釉的抗腐蚀性;降低釉的高温粘度与增加釉的光泽度等优点。碳酸盐类熔剂原料在建筑卫生陶瓷产品中使用很多。

镁硅酸盐类原料:产地有辽宁、山东、内蒙、广西、湖南、云南等地。该类原料主要有滑石、蛇纹石及镁橄榄石。滑石在陶瓷工业中用途范围很广,可以生产白度高,透明度好的高档日用陶瓷产品、电瓷、及特种陶瓷制品。建筑卫生陶瓷坯料中加入滑石后,可以降低烧成温度,扩大烧成范围,提高产品的半透明与热稳定性。滑石加入到釉料中时,能够防止釉面的开裂,增加釉料的乳浊性。并能扩大釉料的烧成范围,提高成品率。

此外还有广东的萤石、霞石、锆石英,新疆的含锂矿物,东北地区的透辉石,遍布全国许多地区的硅灰石及磷酸盐类原料等,在我国的储量均非常丰富,许多原料可供使用上千年或上万年。这一资源优势既能够为继续推动我国陶瓷发展打下基础,又为我国发展陶瓷原料大批量出口,创造了丰厚的条件。广东省陶瓷原料的资源分布概况

广东省目前已探明的矿种有116种,其中具有利用储量的矿产有82种,部分非金属矿产丰富,储量资源在国内排名前五位的有10种,如高岭土、陶瓷土、大理石、玻璃砂、钾长石、硫铁矿等。用于生产陶瓷的原料有高岭土、耐火粘土、萤石矿、钾长石、硅灰石、石膏等矿物。下面就这些矿物资源情况概述如下。

1、高岭土矿

陶瓷工业是广东省高岭土用量最多的行业,年需高岭土约在120万吨左右。佛山地区高岭土原料主要来自沿海地区,清远、增城地区生产卫生洁具、高级日用瓷的中外合资企业生产中所用原料主要来自佛冈、中山、高要、惠阳等地区。

高岭土矿(包括陶瓷土)为广东省优势矿产之一,其资源丰富,分布范围广,矿床成因类型多。1980年以来,发现和探明了一批质优、量大的高岭土矿床,探明储量大幅度增长。省内陶瓷用粘土矿区遍布全省,以潮州、惠阳、廉江三地瓷土规模最大,开发最早。如潮州飞天燕矿区已探明矿石储量3200万吨,该矿区高岭土除部分可用作低档铜版纸涂料外,主要是用作陶瓷工业原料。该矿矿石的原岩含石英量10~15%,长石晶屑5~10%,玻璃量10~15%,胶结物65~75%。矿石中粘土矿物为高岭石、伊利石、埃洛石和水云母,呈鳞片状、眼球状、棒状,亦含有长石、石英残余碎屑及微量磁铁矿、褐铁矿、金红石、白钛石、锆石等。该矿年开采量50万吨,并建有年产10万吨的原矿选厂,主要供应本地及周边陶瓷行业。台山玉环矿区已探明陶瓷土及高岭土约450万吨,矿石主要由20~35%粘土、25%长石、32%石英和5~10%白云母及少量电气石、萤石及稀土矿物组成。粘土矿物以高岭石为主,埃洛石次之,伊利石占5~15%,蒙脱石占55%以下。产品主要销往广州、佛山、顺德等地区。

2、耐火粘土

广东省耐火材料制品每年消耗耐火粘土约3万吨,用作陶瓷原料配料约30万吨,制作马赛克、无釉墙地砖餐具瓷器及高级瓷用泥饼出口用量约为2~3万吨,全省耐火粘土年耗量约为35万吨左右,全部取自广东省内各地产的软、硬质耐火粘土。

广东省耐火粘土矿其主要矿床成因类型属沉积矿床,目前已知的矿床点主要分布于粤北的曲江、乐昌、粤中及珠江三角洲的清远、花都、东莞等地区。其中清远市高桥—龙塘矿区由两个矿床组成,分布于四周多为花岗岩出露的山间盆地第四纪沉积岩中,均为软质一、二级品耐火粘土。矿体呈层状,长为1000~2000米,宽500~650米,带状分布,厚1~3米,深0~10米,可露天开采。已探明D级以上储量为514万吨。矿石含Al2O332~45%,Fe2O31.5~2.5%,烧失量9~10%,耐火度为1710~1730℃,可塑性2.78~3.45,收缩率0.51~8%。

3、萤石矿

广东省水泥、玻璃、陶瓷等工业萤石年消耗量约为2万吨,冶金行业萤石年消耗量为1万吨,化工行业萤石年消耗量为1~2万吨,全省年需萤石在5万吨左右。

广东省萤石主要应用于冶金、水泥、玻璃和陶瓷的生产中,也是出口的矿产品。全省列入统计的探明D级以上储量1100万吨,居全国第六位,且多数已知矿床未勘探完全,尚有较大的潜在储量。广东省萤石矿体主要属中、低温热液裂隙充填脉状矿床,围岩以花岗岩为主,少数为火山岩,小部分可露天开采,主要分布于河源、兴宁、乐昌、南雄及佛冈等地的花岗岩体或接触内外带。矿体最长可达3公里以上,最厚达23米,一般延深150~360米,氟化钙含量39.77~96.02%,矿石经过手选可获高品位萤石富矿。

广东萤石矿皆由乡镇地方、集体和个体户开采,产量约12万吨。在生产萤石的县市,都建有规模不等的选矿厂或萤石粉加工厂。除省内大量需求外,部分销往省外厂家,也有相当数量销往德国、日本、香港、美国等地。

4、钾长石

广东省钾长石资源丰富,探明储量居全国第四位,有13处矿床,80%是伟晶岩矿床,尚有热液交换和混合岩变质型矿床。矿床受大断裂带及侵及岩体影响。钾长石矿床主要是块状或是加工成200~325目的钾长石粉,供广东省内的陶瓷厂、玻璃厂及搪瓷工业使用。矿石含K2SO4达10%。在清远、中山、云浮、五华、高州等地约有10个点由地方小规模开采,年产矿石约2万吨。由于广东省内加工方法简单,质量不稳定,故部分高质量钾长石粉仍需从湖南购入。

根据近年来对五华白石矿床调查发现,该矿是广东省目前已知规模最大、地质工作程度已达勘探的钾石粉,属伟晶岩型,探明矿石储量263万吨。矿体呈脉状,长291米,宽40米,厚28米,含K2O10.3,Na2O1.82%,CaO1.31%,MgO0.085%,SiO268.45%,Fe2O31.33%,Al2O315.27%,烧失量0.85%。目前由地区组织非正规小型开采,年产不足5000吨,在五华城镇建设有磨粉工厂,矿石经选矿处理后,Fe2O3含量要降至0.28%以下,可供陶瓷厂作原料使用。

5、硅灰石

广东省的硅灰石矿主要分布于粤北酸性侵入岩与石灰岩接触变质带,朝天矿区上二统与花岗岩接触带,含硅灰石79%,石英6.7%,方解石8.2%,白度80.7。矿体长约1500米,宽490米,似层状,出露地表,精矿含SiO244%,CaO40%,年产数千吨,主要用于陶瓷工业、冶金等方面。

6、石膏

广东省的石膏矿主要分布于粤北、粤中及兴宁地区的第三纪、白垩纪内陆湖泊断陷盆地中,属沉积矿床。矿石类型为硬石膏、二水石膏、泥膏和纤维石膏,平均含CaSO478~79%,呈多层状。主矿层长2600~21000米,宽1200~4200米,单层厚0.2~2米。四会、三水、兴宁等地均已建厂开采,年产矿石约57万吨,产值5800万元人民币,全部供应广东省内自用,其中90%用于水泥生产,千余吨用作石膏板材、石膏粉及陶瓷模具等的生产。广东陶瓷原料企业与知名化工公司的相互协作

据业内资深人士透露,陶瓷化工原料可分为天然原料和化工合成原料,还可分为坯用原料和釉用原料,其中前者98%以上为天然原料,由不同的矿物质取得,后者包括化妆土、面釉、色料及各类添加剂。若中国以每年30亿m2的陶瓷产品来计算,每年全国的釉料总量需求为150~230万吨左右,而色料需求约9~18万吨左右,其中坯用色料需求较大。在中国搞陶瓷化工原料的企业大大小小有1000多家,但其中有30家左右算是颇具规模,基本上可占总量的80%以上的产量,由于消费层次的差别,产品又分为高、中、低三个档次,其中中低档产品约占80%左右,高档产品约占20%左右,而较有规模的原料企业及化工公司60%分布在广东。这说明中国的陶瓷制品与中国陶瓷化工原料在走向中高档方面还具有极大的发展空间,就看经营者的经营理念与经营素质和经营取舍了。走高端市场是极大的发展潜力的,走低档经营难以为继,绝对不是危言耸听,是有活生生的事例和数字在说明问题的,因此,陶瓷化工原料的标准化、均量化、精细化将是未来普遍关注的问题。

目前有许多陶瓷化工原料公司在广东乃至全国还是做得比较好的。诸如:大鸿制釉、大宇制釉、正大制釉、禾合色料、金格釉料、远泰制釉、拜富色料、三原色料、民福色料、天成制釉、瑭虹制釉、中冠制釉、天宝颜料、中信矿业、诚信矿业等等企业,在今天这个陶瓷行业还是享有极高的声誉的,因为他们不但有自己的现代化生产企业,而且还有一大批善于沟通,精于技术的专业人才在全国各大陶瓷产区提供强有力的技术支持和信息支援。作为创品牌、重质量、闯市场的任何一个陶瓷生产企业,有什么理由不同这些具有实力的陶瓷化工原料企业合作呢?在广东任何一个生产基地,较之山东、福建、四川、上海、浙江、江苏、山西来说,原料供应与技术服务就像是在自己的身边,有什么样的技术问题、工艺问题、供应问题无法解决呢?

永安优势:原材料供应、技术服务就在厂门口

永安,永安,就有永远安居乐业的大环境之优势。第一优势:在于永安距三水只有一河之隔,离世界级风景胜地鼎湖山景区仅距28公里,工业用水更不用说,其浩浩西江、北江就有俯身即取之方便,而且是用之不竭,何况还有储水量达496万立方米的九坑河水库坐临身边。生活用水,鼎湖区有日供6万吨的自来水厂;第二优势:水路运输6~12公里内就有4个配套水运码头,河口左田码头,南江马房港码头、贝水码头以及国家投资兴建15个月后将竣工的肇庆新港(主营国内外集装箱业务运输的国际化港口),每个港口的船舶量达到1500~3000吨,仅肇庆新港就是国家投资12亿所配套兴建,船舶量达3000吨,极为便利的水运大大降低了运输成本,更有利于产品在国内外的竞争,陶瓷原料和成品依托强大的水运能力,从这里源源不断地来,又源源不断地去,进而辐射到全世界各大码头,其运输之便之快捷是其它工业园区无法比拟的;第三优势:永安位置居于广东各大原料产区的中心位置,所谓出处不如聚处,此实为天下陶瓷原料一大聚,永安只距佛山这个在全国乃至世界都闻名的生产、研发、技术、营销、博览于一体的陶瓷中心只有半小时之远,与三水更是近在咫尺,与清远、肇庆等周边原材料生产基地也只在40分钟车程之内,上涉西江之北方辐射,下涉广西之接都在一水之间,可谓中国陶瓷之聚宝盆。其与广东各大陶瓷工业园之比较,永安更有承接技术之优势,更有承接服务之便捷,永安的确是一个聚源、聚才、聚财的好地方,更是陶瓷工业理想的投资乐园。

江西陶瓷原料概况


质地优良、矿藏丰富的原料是陶瓷企业生存的基础,丰富优质的陶瓷矿产资源,是陶瓷企业一切经营活动的“龙头”。据统计,江西省的非金属矿产有70余种,大中型矿床20多处。其中瓷土、高岭土、硅灰石、熔剂灰岩等量大质优,还有粉石英、透辉石、膨润土、滑石、花岗石、大理石、珍珠岩等多种矿产,更是储量巨大。随着去年众多陶瓷企业纷纷入赣,建立新的生产基地,这势必将引起新一轮陶瓷原料的需求大战。为了让更多的人对江西陶瓷资源有更深入的了解,新近推出的“江西陶瓷原料概况大调查”系列报道,涵盖江西省内宜春、新余、萍乡、上饶、景德镇、九江、赣州等地,敬请垂注!

宜春市位于江西省西北部,资源丰富,已探明的矿产有41种,其中钽铌被誉为江西“五朵金花”之一,宜春钽铌矿是我国最大钽铌锂原料生产基地,锂矿可开采量占全国89.3%,硅灰石储量约占全国1/4,原煤、岩盐、石灰石等资源储量列江西第一。下面介绍宜春的陶瓷原料储量和开发情况:

1、万载

万载的主要陶瓷资源有石英、瓷土和品位较好的高岭土。据有关部门勘探测定,万载县瓷土资源丰富,储量达5亿吨以上,且品位较高。以前,高安的很多陶瓷企业都在使用万载县的高岭土和瓷土。现在由于运输费用的上升,导致一部分企业在使用周边比较便宜的镁质土。目前,万载县发现高岭土的原矿点越来越多,随着广东一部分企业在高安建设抛光砖生产线,对于优质的高岭土需求量将越来越大,所以万载的高岭土矿主纷纷改进设备,进行原矿的加工和精选,提高产品的品位和档次。

2、上高

上高县与高安县相邻,运输比较快捷方便。上高的主要陶瓷资源是硅灰石、透灰石,主要集中在与新余市接壤的几个乡镇。上高境内已探明的矿产资源有20种,矿区(点)约40处,主要有钴铅锌及石灰石、硅灰石、大理岩、高岭土、镁质粘土、砖瓦粘土、铁、银等。其中,硅灰石446万吨,大理岩407万立方、熔剂白云岩33821万吨。上高硅灰岩等矿产资源质优量大、集中分布于县域中南部、区位条件良好,利于规模开采。

3、奉新

奉新县拥有大量的锂瓷石矿,主要集中在奉新县杨家湾,该地矿石以显微粒状、霏细结构为主,块状构造,经江西省地矿局赣西地质调查大队探明,该矿 D+E级储量1400.20万吨,其中D级90.23万吨。矿石经检测,含硅量达到67.14%,含铝量达到19.19%,而其烧失量还不到5%,品位较好。奉新县境内三面环山,形成西高东低的地势,从西向中、东部逐渐倾斜、低落,构成明显的西部中低山地、中部多丘陵、东部低丘河谷平原,属典型的丘陵山区地形地貌。独特的地形孕育着丰富的陶瓷资源。目前已探明的矿种有萤石、瓷土、高岭土、花岗岩、钾长石、粘土、砂石、石英石、钽铌矿、铜、铝、铁、铀等十几种,其中花岗岩石板材境内分布较广,且质地好,具有较大的开采价值。奉新的高岭土更是含铝量高,白度好。但江西的陶瓷企业很少使用奉新的高岭土,主要是因为奉新的高岭土原矿没有形成规模化的开采,同时由于运输距离远,导致原料的卖价比较高,高的甚至达到了130元/吨。

4、宜丰

宜丰的瓷土资源矿藏比较丰富,近些年来宜丰县紧紧依托独特的瓷土资源优势,致力于瓷土的精深加工,大力发展陶瓷及配套产业,把陶瓷产业作为县域经济的主导工程来实施,使陶瓷资源得到了有效的开发和利用。宜丰的瓷土矿区主要分布在赣西北九岭山脉中段的低矮丘陵,海拔一般在150米左右。据相关的矿主介绍,该地区的矿区内水系不发达,没有大的江河流域在矿区周围经过,便于就地开采。同时,在宜丰县的其他地方已经发现了大大小小的瓷土矿产地达到了50多处,预测储量在3000多万吨。

近年来,宜丰的瓷土资源得到了有效的开发。在开采过程中,发现很多地方的瓷土中富含锂,于是很多的矿主进行原矿的加工,提炼出锂瓷土和锂瓷石,应用在陶瓷原料中,能达到降温和节能的目的,进一步提高了陶瓷产品的档次,这样一来,瓷土矿是供不应求,大大地提高了原矿的附加值。目前,宜丰县从事瓷土加工经营的企业达到了20多家。

5、高安

高安的陶瓷原料资源极为丰富。在高安各乡镇蕴含着丰富的瓷土资源,这些瓷土分布主要矿点一般为露天开采,地表层厚度在3米左右。高安陶瓷企业生产外墙砖、内墙砖及地砖所需的原料主要来自高安境内的新街、八景、独城、华林、祥符、伍桥、黄沙等乡镇,这些地方的原料价格在30~100元/吨。高安陶瓷矿产资源丰富,拥有生产墙地砖的全部矿种和除广东黑泥外的生产抛光砖的绝大部分矿种,探明储量达到5亿立方米,预测储量10亿立方米。

低温快烧陶瓷原料技术及生产工艺


一、当前低温快烧陶瓷的节能概况

从目前世界范围建筑卫生陶瓷制品生产成本比率看,燃料费用在生产成本中所占比率为最大,已经在各国陶瓷行业的总能耗中达到40%以上。目前,全世界的建筑卫生陶瓷工业的发展一直受到高能耗的制约。由于近20年来油、电、燃气及煤炭的价格持续上涨,也遏制着陶瓷业的发展速度。的确国内许多陶瓷企业由于能耗成本居高不下,导致产品价格上扬,降低了市场竞争力还有一些企业由于能源价格上扬,无法承担较高的产品成本而濒临破产在国外一些发达国家,一些企业由于无法消化能源价格高涨的成本问题,而逐渐缩小陶瓷生产,或者尽量到发展中国家去建厂。

现在,陶瓷行业节能的主要努力方面是降低烧成温度与缩短烧成周期。从20世纪70年代以来,建筑卫生陶瓷产品的烧成温度有了大幅度的下降,从而节约了许多宝贵的能源,得以保证了陶瓷工业持续、稳定的发展。如20世纪70年代前,卫生陶瓷烧成温度为1300℃,到了90年代以下降为1150℃-1200℃。釉面砖素烧温度由1180℃下降到1050℃-1100℃,釉烧温度由1080℃下降为1020℃。硬质日用瓷由1400℃下降为1300℃-1350℃。炻器烧成由1350℃下降为1220℃-1250℃。骨质瓷素烧温度由1180℃下降为1100℃-1150℃。耐火材料硅砖由1400℃下降为1300℃-1340℃。从以上降低烧成温度成果看,卫生瓷烧成温度下降了100℃-140℃,日用瓷下降了70℃-120℃,釉面砖下降了70℃-130℃等等。由此看来,取得的节能效果是十分显著的。

在推进快烧与缩短烧成周期方面,过去国内的卫生瓷烧成周期需要时间长达40小时,现已普遍降低为10小时左右。釉面砖烧成周期由过去几十个小时,下降为3-4小时左右。由于采用低温快烧工艺,在建筑卫生陶瓷产品领域取得的成绩最为显著。由于大大降低陶瓷产品烧成温度与缩短烧成周期,节能效果显著,也在很大程度上降低了能耗成本。其中采用低温陶瓷原料在生产工艺中发挥了极其重要作用。因此,低温烧成的陶瓷产品其关键在于开发与利用低温陶瓷原料,以保证实现低温快烧生产工艺。

应该说几十年来低温快烧工艺的研究促进了陶瓷节能工作的进展。目前各国陶瓷研究机构已成功筛选出许多种低温陶瓷原料及低温熔剂原料。现在已知可用作低温烧成坯体原料的常规陶瓷矿物原料有硅灰石、透辉石、透闪石、绢云母粘土、叶蜡石、珍珠岩等。现作简要介绍如下。

二、几种常用的低温陶瓷原料

以下简单介绍一下常用的低温陶瓷原料,其中多种已应用于建筑卫生陶瓷的坯料中,取得良好的节能效果。有的已经进行过多次试验,并且显示出良好的工业价值,是将来很有开发利用前途的低温快烧陶瓷原料种类。

1、硅灰石原料

硅灰石属于硅酸钙矿物。自然界中的硅灰石主要存在于不纯的石灰岩与酸性岩浆岩的接触变质带内。在火成岩的富钙片岩中亦可见到。与硅灰石原料伴生的矿物还有透辉石、石榴子石、方解石及石英等。均属陶瓷工业可以采用的原料种类。

硅灰石理论化学成分为sio250.70%,cao48.30%。20世纪70年代中期,我国湖北省大冶及阳新地区最先发现硅灰石矿,其实际化学成分为:sio250.23%,cao44.9%fe2o3为0.29-1.23%。化学成分与美国、日本等国的成分基本相同。硅灰石具有良好的热膨胀特性,它的热膨胀系数随温度增加,呈现直线性上升,因此,非常有利于快速烧成的工艺要求。(硅灰石平均热胀系数为6.30/1000000每摄氏度在室温-200℃之间)。此外,硅灰石熔点温度比较低,为1540℃,尤其在硅灰石与瓷坯中的碱-碱土成分结合时能进行较低温烧成。这一特点也是后来引起陶瓷界,尤其建陶工业非常重视的主要缘故。一般在坯料中掺入10-20%的硅灰石取代长石、石英时,可将陶瓷制品的烧成温度下降80℃-120℃。

硅灰石还具有独特的工艺性能,如使用硅灰石原料后,可以有效的减少坯体收缩率。而且能够降低坯体的吸湿膨胀,防止陶瓷坯体的后期干裂等。含硅灰石的坯体还具有较高的机械强度和较低的介电损失。引入硅灰石的坯体,在烧结过程中成熟速度加快,可以在十几分钟至几十分钟内使坯体成熟,大大降低了单位制品的热损耗,其烧成周期也从过去的90小时,下降为仅仅50分钟。硅灰石最先引入到釉面砖坯料配方中,使面砖的烧成热能损耗由3600大卡/公斤,下降为1850大卡/公斤制品。除釉面砖外,硅灰石原料近年来已扩大了其应用范围。其节能降耗的效果,已为陶瓷业界人士有目共睹。

2、透辉石原料

透辉石属于硅酸镁-硅酸钙铁类质同象系列中的矿物。它常与磁铁矿及其它含铁矿物共生,矿物特性为浅绿色短柱状晶体。透辉石的化学组成为钙、镁、硅的氧化物组成,其化学分子式为cao’mgo’2sio2。透辉石的理论化学组成为:氧化钙25.8%,氧化镁18.5%,二氧化硅55.7%。其实例有我国吉林省透辉石矿主要化学成分为:二氧化硅51.6%-45.71%,氧化铝3.52%-7.29%,氧化铁2.69%-0.27%,二氧化钛0.13%-0.1%,氧化钙23.78%-19.98%,氧化钾和氧化钠0.96%-0.63%。

透辉石的热膨胀系数与硅灰石大体相同,从下表列出的热膨胀系数来看,也是非常适合低温快烧工艺的优质陶瓷原料。透辉石具有的熔剂性质也很独特,如其开始变化温度为1170℃,软化温度为1280℃,熔融温度为1290℃,软化温度范围为110℃,熔融温度范围则为10℃。鉴于此透辉石与硅灰石同样可以有效的减少陶瓷制品坯体的收缩率。引入有透辉石原料的面砖产品,其坯体的总收缩(包括干燥收缩与烧成收缩)仅为0.2%=0.4%。配入透辉石的瓷砖坯体同样可以降低坯体的吸湿膨胀,杜绝釉面砖使用的后期龟裂缺陷,保证使用质量。

作为优秀的低温快烧原料,引入透辉石的建筑陶瓷制品,其烧成温度极低,仅为980℃-1020℃左右,较之硅灰石坯体的烧成温度还要降低100℃左右。因此,将来扩大透辉石原料的使用范围,将具有更大的节能降耗效果,产生更大的经济效益。

3、珍珠岩原料

珍珠岩属于一种酸性火山岩浆喷发的玻璃质熔岩。在珍珠岩内常含有一些透长石、石英的斑晶微晶及各种形态的雏晶及稳晶矿物等,如角闪石刚、叶蜡石、黑云母等等。珍珠岩的化学组成范围一般为二氧化硅68-75%,氧化铝9-14%,氧化铁0.5-4%,二氧化钛0.13-0.2%,氧化镁0.4-1%,氧化钙1-2%,氧化钠2.5-5%,氧化钾1.5-4.5%,水3-6%。珍珠岩的氧化与熔融温度为:开始收缩温度为1025℃,软化温度为1175℃,熔融温度大于1500℃,软化温度范围为150℃,熔化温度范围为325℃。

从上述数据来看,珍珠岩开始收缩的温度比长石低120℃,软化温度低75℃,软化范围加宽95℃。由于这些特性,珍珠岩在陶瓷制品烧成中可以大大降低烧成温度,改进烧结的质量。通过进一步深入研究,珍珠岩还有一种特性,即含有珍珠岩的陶瓷坯体中,莫来石晶体形成较早,从而有利于烧结过程的展开。这样一来,含珍珠岩坯体除具有与长石-石英-黏土(高岭矿物)三元系坯体配方相同的工艺特性之外,还能降低烧成温度(从原来的1280℃降低为1180℃-1160℃),并且具有良好的热稳定性。

三、目前国内低温陶瓷原料的储藏与开发利用现状

通过几十年的勘探与陶瓷原料普查,证明我国低温陶瓷原料储藏非常丰富。一是种类多,二是储藏量大。如硅灰石矿分布在湖北大冶、辽宁铁岭、吉林延边与盘石等地,储量都比较多,此外福建省、江西省、安徽省及湖南河北等地都有发现,有已经开采利用多年。透辉石矿主要分布在东北地区的吉林省及黑龙江省,其矿产储量都在400万吨-500万吨以上。至于珍珠岩矿资源,更为丰富,全国各地均有发现,早已开采利用多年。如辽宁法库、建平县,内蒙古包头、山西灵邱县、吉林九台县、黑龙江穆棱县及河南信阳地区等。有的储量高达数亿吨。这些丰富的储存都为推广低温快烧陶瓷工艺,提供了物质条件。

近20年来,我国陶瓷行业在采用低温陶瓷原料,节约能耗与缩短烧成周期方面,取得许多成果,但仍然有许多不尽人意之处。我国陶瓷企业产品烧成温度仍然普遍高于国外先进企业,能耗及产品成本也高于国外同行。有许多实践证明了的成熟的工艺技术,尚未大规模普及与推广。近年来,又相继开发与研制成功更多种类的低温陶瓷原料,如透闪滑石、锂云母、钙长石、透闪岩,高云母量叶腊石等,更需要普及与推广。随着低温快烧工艺水平的普及与提升,我国陶瓷工业的整体素质与效益将有较大改观,产品的竞争力也会大大加强。

江西宜春陶瓷原料概况 以及陶瓷原料市场特点


宜春市位于江西省西北部,资源丰富,已探明的矿产有41种,其中钽铌被誉为江西“五朵金花”之一,宜春钽铌矿是我国最大钽铌锂原料生产基地,锂矿可开采量占全国89.3%,硅灰石储量约占全国1/4,原煤、岩盐、石灰石等资源储量列江西第一。下面介绍宜春的陶瓷原料储量和开发情况:

1、万载

万载的主要陶瓷资源有石英、瓷土和品位较好的高岭土。据有关部门勘探测定,万载县瓷土资源丰富,储量达5亿吨以上,且品位较高。以前,高安的很多陶瓷企业都在使用万载县的高岭土和瓷土。现在由于运输费用的上升,导致一部分企业在使用周边比较便宜的镁质土。目前,万载县发现高岭土的原矿点越来越多,随着广东一部分企业在高安建设抛光砖生产线,对于优质的高岭土需求量将越来越大,所以万载的高岭土矿主纷纷改进设备,进行原矿的加工和精选,提高产品的品位和档次。

2、上高

上高县与高安县相邻,运输比较快捷方便。上高的主要陶瓷资源是硅灰石、透灰石,主要集中在与新余市接壤的几个乡镇。上高境内已探明的矿产资源有20种,矿区(点)约40处,主要有钴铅锌及石灰石、硅灰石、大理岩、高岭土、镁质粘土、砖瓦粘土、铁、银等。其中,硅灰石446万吨,大理岩407万立方、熔剂白云岩33821万吨。上高硅灰岩等矿产资源质优量大、集中分布于县域中南部、区位条件良好,利于规模开采。

3、奉新

奉新县拥有大量的锂瓷石矿,主要集中在奉新县杨家湾,该地矿石以显微粒状、霏细结构为主,块状构造,经江西省地矿局赣西地质调查大队探明,该矿d+e级储量1400.20万吨,其中d级90.23万吨。矿石经检测,含硅量达到67.14%,含铝量达到19.19%,而其烧失量还不到5%,品位较好。奉新县境内三面环山,形成西高东低的地势,从西向中、东部逐渐倾斜、低落,构成明显的西部中低山地、中部多丘陵、东部低丘河谷平原,属典型的丘陵山区地形地貌。独特的地形孕育着丰富的陶瓷资源。目前已探明的矿种有萤石、瓷土、高岭土、花岗岩、钾长石、粘土、砂石、石英石、钽铌矿、铜、铝、铁、铀等十几种,其中花岗岩石板材境内分布较广,且质地好,具有较大的开采价值。奉新的高岭土更是含铝量高,白度好。但江西的陶瓷企业很少使用奉新的高岭土,主要是因为奉新的高岭土原矿没有形成规模化的开采,同时由于运输距离远,导致原料的卖价比较高,高的甚至达到了130元/吨。

4、宜丰

宜丰的瓷土资源矿藏比较丰富,近些年来宜丰县紧紧依托独特的瓷土资源优势,致力于瓷土的精深加工,大力发展陶瓷及配套产业,把陶瓷产业作为县域经济的主导工程来实施,使陶瓷资源得到了有效的开发和利用。宜丰的瓷土矿区主要分布在赣西北九岭山脉中段的低矮丘陵,海拔一般在150米左右。据相关的矿主介绍,该地区的矿区内水系不发达,没有大的江河流域在矿区周围经过,便于就地开采。同时,在宜丰县的其他地方已经发现了大大小小的瓷土矿产地达到了50多处,预测储量在3000多万吨。

近年来,宜丰的瓷土资源得到了有效的开发。在开采过程中,发现很多地方的瓷土中富含锂,于是很多的矿主进行原矿的加工,提炼出锂瓷土和锂瓷石,应用在陶瓷原料中,能达到降温和节能的目的,进一步提高了陶瓷产品的档次,这样一来,瓷土矿是供不应求,大大地提高了原矿的附加值。目前,宜丰县从事瓷土加工经营的企业达到了20多家。

5、高安

高安的陶瓷原料资源极为丰富。在高安各乡镇蕴含着丰富的瓷土资源,这些瓷土分布主要矿点一般为露天开采,地表层厚度在3米左右。高安陶瓷企业生产外墙砖、内墙砖及地砖所需的原料主要来自高安境内的新街、八景、独城、华林、祥符、伍桥、黄沙等乡镇,这些地方的原料价格在30~100元/吨。高安陶瓷矿产资源丰富,拥有生产墙地砖的全部矿种和除广东黑泥外的生产抛光砖的绝大部分矿种,探明储量达到5亿立方米,预测储量10亿立方米,可容纳400条生产线生产100年以上。高安的瓷土矿区主要有汪家白沙瓷土矿区、兰坊先岗瓷土矿区、太阳尖古岭瓷土矿区等。此外,镁质土在高安也比较多见,但大多数的原矿储量不大,属于鸡窝矿点的比较多。在高安荷岭镇还储藏着一部分的锂瓷石和钾钠长石矿,适用在陶瓷釉料和抛光砖的生产当中。此外,在距离高安陶瓷基地的建山镇矿产资源丰富,主要有煤、瓷土、镁质土等。建山镇排楼村硅砂储量丰富,200多亩的山上尽是硅砂,质量相当好。建山镇英岭村内镁质粘土储量大,开采便利。

6、铜鼓

铜鼓县地处赣西北边陲,南接万载县,西介湖南省浏阳市,境内丘陵较多,孕育着丰富的陶瓷资源。据一位矿藏开发的原料老板介绍,铜鼓境内出露地层,绝大部分属元古变质岩系,构造发育,具有良好的矿化环境。县内已经发现或查明的金属矿有金、铁、锰、铜、铅、锌、钼、钨、锡、铌、钽等非金属矿有硅石、高岭土、水晶、云母、粘土、长石、花岗岩等。有的则已查实储量多、质量优,有的则是发现含元素的矿化物等。

宜春的陶瓷原料市场呈现以下几个特点:

开采更加专业。宜春市的上高、宜丰、万载、铜鼓等地目前都以拥有丰富、优质的陶瓷资源积极进行招商引资,开发陶土资源,建立规模庞大的陶瓷生产基地。随着高安陶瓷生产企业的陆续投产,对瓷土的需求量也与日俱增,瓷土的开采量也有逐年扩大的趋势。一些原料经销商看到了这中间的市场空间,正在进一步加大对原料的有序开采。

价格渐趋上涨。上高县一位做瓷土生意的老板告诉记者,最为明显的是,今年上半年瓷土的需求量就相当于去年一年的销量。记者了解到,不仅是瓷土的开采量在递增,而且其价格也在增加。由于需求增加,部分管理较松的地方出现了瓷土矿被乱挖滥采的现象,导致瓷土价位在上涨。2006年瓷土的一般价位在15~30元/吨,今年的价位在30~70元/吨,涨幅达到了30%左右。涨价的另外一个因素是,油价上调,导致运输成本增加。

据记者了解,从去年7月开始至2008年底前,宜春市将对全市的矿产资源开发进行整合,对不符合矿产资源规划、达不到最低开采规模的矿山和污染严重、破坏生态环境、不具备安全生产条件、浪费资源、开采加工工艺落后以及技术设备陈旧的矿山及选矿厂,将限期予以淘汰,并依法关闭。宜春市此次矿产资源开发整合工作的原则是以大并小,以优并劣。整合范围包括国有大矿周边地区,一矿多开、大矿小开、矿山布点过密、生产规模过小等布局不合理地区,采选方法和技术设备落后、资源利用与管理水平低、存在安全隐患、社会效益和环境效益差的矿山及选矿厂整合的重点矿种是煤炭、高岭土、瓷土整合的重点矿区是袁州区新坊高岭土矿区、宜丰县同安瓷土矿区、奉新县上富大坪瓷石矿区。宜春市计划通过整顿关闭、联营兼并、合理补偿、整体收购、重组改造等手段,使整合后矿业权数量比整合前减少20%以上,整合区域内矿产资源利用率提高10%以上,矿山安全事故发生起数和伤亡人数下降10%以上,实现宜春市“矿山数量减少、环境污染减少、安全事故减少和企业产能提高、资源利用率提高、经济效益提高”的三减少三提高目标。

几种常用的低温陶瓷原料


以下简单介绍一下常用的低温陶瓷原料,其中多种已应用于建筑卫生陶瓷的坯料中,取得良好的节能效果。有的已经进行过多次试验,并且显示出良好的工业价值,是将来很有开发利用前途的低温快烧陶瓷原料种类。

1、硅灰石原料

硅灰石属于硅酸钙矿物。自然界中的硅灰石主要存在于不纯的石灰岩与酸性岩浆岩的接触变质带内。在火成岩的富钙片岩中亦可见到。与硅灰石原料伴生的矿物还有透辉石、石榴子石、方解石及石英等。均属陶瓷工业可以采用的原料种类。

硅灰石理论化学成分为sio250.70%,cao48.30%。20世纪70年代中期,我国湖北省大冶及阳新地区最先发现硅灰石矿,其实际化学成分为:sio250.23%,cao44.9%fe2o3为0.29-1.23%。化学成分与美国、日本等国的成分基本相同。硅灰石具有良好的热膨胀特性,它的热膨胀系数随温度增加,呈现直线性上升,因此,非常有利于快速烧成的工艺要求。(硅灰石平均热胀系数为6.30/1000000每摄氏度在室温-200℃之间)。此外,硅灰石熔点温度比较低,为1540℃,尤其在硅灰石与瓷坯中的碱-碱土成分结合时能进行较低温烧成。这一特点也是后来引起陶瓷界,尤其建陶工业非常重视的主要缘故。一般在坯料中掺入10-20%的硅灰石取代长石、石英时,可将陶瓷制品的烧成温度下降80℃-120℃。

硅灰石还具有独特的工艺性能,如使用硅灰石原料后,可以有效的减少坯体收缩率。而且能够降低坯体的吸湿膨胀,防止陶瓷坯体的后期干裂等。含硅灰石的坯体还具有较高的机械强度和较低的介电损失。引入硅灰石的坯体,在烧结过程中成熟速度加快,可以在十几分钟至几十分钟内使坯体成熟,大大降低了单位制品的热损耗,其烧成周期也从过去的90小时,下降为仅仅50分钟。硅灰石最先引入到釉面砖坯料配方中,使面砖的烧成热能损耗由3600大卡/公斤,下降为1850大卡/公斤制品。除釉面砖外,硅灰石原料近年来已扩大了其应用范围。其节能降耗的效果,已为陶瓷业界人士有目共睹。

2、透辉石原料

透辉石属于硅酸镁-硅酸钙铁类质同象系列中的矿物。它常与磁铁矿及其它含铁矿物共生,矿物特性为浅绿色短柱状晶体。透辉石的化学组成为钙、镁、硅的氧化物组成,其化学分子式为cao’mgo’2sio2。透辉石的理论化学组成为:氧化钙25.8%,氧化镁18.5%,二氧化硅55.7%。其实例有我国吉林省透辉石矿主要化学成分为:二氧化硅51.6%-45.71%,氧化铝3.52%-7.29%,氧化铁2.69%-0.27%,二氧化钛0.13%-0.1%,氧化钙23.78%-19.98%,氧化钾和氧化钠0.96%-0.63%。

透辉石的热膨胀系数与硅灰石大体相同,从下表列出的热膨胀系数来看,也是非常适合低温快烧工艺的优质陶瓷原料。透辉石具有的熔剂性质也很独特,如其开始变化温度为1170℃,软化温度为1280℃,熔融温度为1290℃,软化温度范围为110℃,熔融温度范围则为10℃。鉴于此透辉石与硅灰石同样可以有效的减少陶瓷制品坯体的收缩率。引入有透辉石原料的面砖产品,其坯体的总收缩(包括干燥收缩与烧成收缩)仅为0.2%=0.4%。配入透辉石的瓷砖坯体同样可以降低坯体的吸湿膨胀,杜绝釉面砖使用的后期龟裂缺陷,保证使用质量。

作为优秀的低温快烧原料,引入透辉石的建筑陶瓷制品,其烧成温度极低,仅为980℃-1020℃左右,较之硅灰石坯体的烧成温度还要降低100℃左右。因此,将来扩大透辉石原料的使用范围,将具有更大的节能降耗效果,产生更大的经济效益。

3、珍珠岩原料

珍珠岩属于一种酸性火山岩浆喷发的玻璃质熔岩。在珍珠岩内常含有一些透长石、石英的斑晶微晶及各种形态的雏晶及稳晶矿物等,如角闪石刚、叶蜡石、黑云母等等。珍珠岩的化学组成范围一般为二氧化硅68-75%,氧化铝9-14%,氧化铁0.5-4%,二氧化钛0.13-0.2%,氧化镁0.4-1%,氧化钙1-2%,氧化钠2.5-5%,氧化钾1.5-4.5%,水3-6%。珍珠岩的氧化与熔融温度为:开始收缩温度为1025℃,软化温度为1175℃,熔融温度大于1500℃,软化温度范围为150℃,熔化温度范围为325℃。

从上述数据来看,珍珠岩开始收缩的温度比长石低120℃,软化温度低75℃,软化范围加宽95℃。由于这些特性,珍珠岩在陶瓷制品烧成中可以大大降低烧成温度,改进烧结的质量。通过进一步深入研究,珍珠岩还有一种特性,即含有珍珠岩的陶瓷坯体中,莫来石晶体形成较早,从而有利于烧结过程的展开。这样一来,含珍珠岩坯体除具有与长石-石英-黏土(高岭矿物)三元系坯体配方相同的工艺特性之外,还能降低烧成温度(从原来的1280℃降低为1180℃-1160℃),并且具有良好的热稳定性。

日用陶瓷原料的分类


日用陶瓷原料分为三大类:具有可塑性的粘土类原料、具有非可塑性的石英类原料(瘠性原料)和熔剂原料。

粘土类原料是日用陶瓷原料的主要原料之一。在细瓷配料中粘土类原料的用量常达40~60%,在陶器和炻器中用量还可增多。粘土之所以作为陶瓷制品的主要原料,是由于其具有可塑性和烧结性。陶瓷用业用粘土中的主要矿物有高岭石类、蒙脱石类和伊利石(水云母)类等,另外还有少见的水铝英石。

石英类原料(瘠性原料):陶瓷工业中常用的石英类原料和材料有几种:脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、燧石、硅藻土。

石英在陶瓷生产中的作用是作为瘠性原料加入到陶瓷坯料中的,它是陶瓷坯体中主要组份之一,它在陶瓷生产中的作用不仅在坯体成形时而且在烧成时都有重要的影响。

熔剂原料:最主要是含碱金属氧化物的矿物原料,除此之外,一些含碱土金属的矿物也可作为熔剂原料使用,其中含氧化钙和氧化镁的碳酸盐矿物较为常见。长石是陶瓷原料中最常用的熔剂性原料,在陶瓷生产中用作坯料、釉料、色料熔剂等基本组份,用量较大,是陶瓷三大原料之一。

蜂窝陶瓷是什么 蜂窝陶瓷的应用


陶瓷的种类非常多,对于蜂窝陶瓷,可能大家都不怎么了解,不知道蜂窝陶瓷是什么?下面小编就来给大家说说蜂窝陶瓷的应用知识吧。

蜂窝陶瓷是什么

蜂窝陶瓷是一种多孔性的工业用陶瓷,其内部造型是许多贯通的蜂窝形状平行通道,这些蜂窝体单元由格子状的薄的间壁分割而成。与一般的块状陶瓷相比,蜂窝陶瓷具有比表面积大、压降低、阻力小、耐高温、化学稳定性好、热膨胀性低、隔热性好、重量轻、强度高等特点,因此特别适用于各种用途的催化剂载体。另外,由于流体可通过蜂窝陶瓷的间壁上的贯穿上下表面的空洞,所以可利用蜂窝陶瓷的间壁进行热交换和化学反应。目前,蜂窝陶瓷广泛应用于窑炉蓄热体、汽车尾气净化器、臭氧抑制催化剂载体、冶金工业的热交换和金属液的过滤、化学工业的化学反应载体及催化剂、采矿业的有毒气体和液体的净化处理、轻工业的喷涂以及建材工业的消声材料和窑炉的隔热材料。

蜂窝陶瓷可由多种材质制成。主要材质有:堇青石、莫来石、钛酸铝、碳化硅、氧化锆、氮化硅及堇青石一莫来石、堇青石一钛酸铝等复合基质。自1973年,美国康宁公司用挤出法生产出第一件蜂窝陶瓷载体以来,目前全世界蜂窝陶瓷的年销售量超过100,000,000件以上,蜂窝陶瓷已成为世界上最重要的陶瓷产品之一。

蜂窝陶瓷无数相等的孔组成的各种形状,目前最大的孔数已达到了每平方厘米120~140,密度每立方厘米0.3~0.6克,吸水率最高达20%以上。由于多孔薄壁的特点,大大增加了载体的几何表面积和改善了抗热冲击性能,生产的产品,其网状孔以三角和四方为主,三角比四方承受力好得多,孔数也多些,这一点作为催化载体尤其重要。随着单位面积孔数的提高和载体孔壁厚度的减少,陶瓷载体的抗热冲击趋势是提高的,热冲击破坏的温度也是提高的。因此蜂窝陶瓷必须要降低膨胀系数和提高单位面积的孔数。热膨胀系数是主要性能指标,当前国外水平是α25-800℃≤1.0×10-6℃-1,与国内对比有一定差距,不过这差距越来越小。最早生产蜂窝陶瓷的原料主要是高岭土、滑石、铝粉、粘土等,而今天已突破了,尤其是硅藻土、沸石、膨胀土以及耐火材料的应用,蜂窝陶瓷应用日益广泛,性能越来越好。

蜂窝陶瓷除了陶瓷产品普遍具有的耐高温、耐腐蚀、机械强度高等基本性能外,还拥有两个最重要的性能,这也是蜂窝陶瓷立足的根本:

1、比表面积大。与传统球状、环状陶瓷产品相对,蜂窝陶瓷的比表面积要大得多。其它陶瓷产品只能通过增加花纹、打孔等工艺提高比表面积,而蜂窝陶瓷由于其自身特殊的形状轻而易举的实现了大比表面积。从而在充当催化反应载体和蓄热体时,大大提高传质传热效率。

2、阻力小。蜂窝陶瓷的气孔呈直线贯通状,大且规则,当气体或液体通过时,遇到的阻力非常小。从而在用作窑炉蓄热体时,提高空气流通速度,在较短时间积蓄和释放热量;用作反应塔填料时可以减少空气压缩机的电耗;用作汽车尾气净化器时,可以减少发动机功率的损失。

要充分发挥蜂窝陶瓷比表面积大的特点,最行之有效的方法就是提高蜂窝陶瓷单位面积的孔数。从而蜂窝陶瓷问世之初的100目/吋2到目前广泛应用的600目/吋2,日本HONDA公司已经开发出1200目/吋2的产品(其壁厚比人的头发还细),但我国目前只能做到600目/吋2。目前,美国康宁公司和日本NGK公司、日本电装(Denso)公司三家企业的蜂窝陶瓷产品占据了世界市场90%以上的份额。

蜂窝陶瓷的应用

蜂窝陶瓷的应用已非常广泛,在很多领域都有成功的应用,以下是几种较典型的应用。

1、蓄热体

20世纪90年代初,日本科学家首先发明了高温空气燃烧技术(HTAC),该技术通过换向装置使两个蓄热室交替吸热放热,最大限度地回收烟气的热量,再把炉内的助燃空气和煤气加热到1000℃以上,即使低热值的劣质燃料也能实现稳定着火和高效燃烧。应用HTAC技术可节省燃料达40%~70%,产量提高15%以上,钢坯氧化烧损小于40%,NOX排放小于100ppm,排放的烟气温度低于150℃,大大降低了地球大气的温室效应。而应用实践表明,HTAC技术的关键是能否研制出高性能的蜂窝陶瓷蓄热体。高性能的蜂窝陶瓷蓄热体必须具有耐高温、抗腐蚀、热震稳定性好、强度高、蓄热量大、导热性能好等优点。

目前HTAC技术被广泛用于钢铁、机械、建材、石化、有色金属冶炼等行业的各种加热炉、热风炉、热处理炉、裂解炉、烘烤器、熔化炉、均热炉、油气锅炉等窑炉中。如果全国大多数工业窑炉都采用HTAC技术,其经济效益和社会效益不可估量,将极大地缓解能源紧缺的状况,并改善人类的生存环境。

2、催化剂载体

交通运输业是全球主要环境污染源之一。汽车尾气中主要含有一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOX)、碳氢化合物(HC)。为了解决这一问题,目前世界各国都趋向于使用三元催化剂。三元催化净化器主要由外壳、载体和催化剂三部分组成,其中载体是最基本、最关键的因素。在汽车尾气催化器采用的载体材料中,得到广泛应用的是陶瓷材料。在载体表面涂附一层催化活性组分,一般为Pt、Rh和Pd等比较昂贵的贵金属,催化剂活性组分就可以使废气中的有害成分转变为无害的CO2、H2O和N2而排出。

相对传统球状载体,蜂窝陶瓷具有比表面大、气阻小等优点,涂覆特定的催化剂后,则可实现对目标反应的选择性催化,大幅度地提高通过其孔道流体的转换效率和反应速率。因此目前人们一致认为用蜂窝陶瓷制造的汽车净化器是控制汽车尾气排放的最有效的方法。

3、蜂窝陶瓷填料

蜂窝陶瓷在化工行业的应用也越来越广泛。一方面为扩大生产规模,大幅提高生产效率,要求塔填料提供的化学反应比表面积更大。但我们现有的散堆型的拉西环、矩鞍环、阶梯环和球形陶瓷填料,比表面积仅有120~180m2/m3,整体式的组合环、波纹板也分别仅有200m2/m3和400~500m2/m3,已不能适应大规模化、高效化生产的需要;另一方面,出于节能减排环保的需要,用户要求填料在反应塔中堆积所形成的流体阻力减小,以大幅节约能源。由于散堆型填料堆积形成的孔隙小,孔道极不规则,气体、液体的流通阻力很大,造成空压机电耗或蒸汽消耗等能耗居高不下,无法或难以实现国家节能减排的战略任务和实施可持续发展。

客观环境要求我们开发出全新一代的具有高比表面积和很小的流通阻力的化工陶瓷填料——蜂窝形陶瓷填料,其最简单的产品(规格60目/吋2),可提供1000m2/m3的比表面积和70%左右的气、液流通孔开孔率,从而使气阻呈数量级下降,节约石油、化工、化肥、有色冶炼等用户50%以上的能源。事实上,此种产品早在上世纪八十年代在一些欧美发达国家开始采用,今天在发达国家已普遍使用。该产品应成为我们湘东区陶瓷填料厂家高度关注和积极开发、着力推广的新产品。

4、过滤材料

蜂窝陶瓷作为过滤材料有以下优点:

(1)化学稳定性好,耐酸碱及有机溶剂;

(2)极好的耐急热急冷性能,工作温度可高达1000℃;

(3)抗菌性能好,不易被细菌降解,不易堵塞且易再生;

(4)较强的结构稳定性,孔径分布狭窄,渗透率高;

(5)无毒,尤其适用于食品和药物的处理。其主要在冶金行业得到应用。蜂窝陶瓷体的比表面积大,提高了过滤片吸附和捕捉细小杂质的能力,比传统多孔陶瓷过滤效果好,金属液流动平稳。

通过过滤可取得以下效果:

(1)净化金属液,去除非金属杂质和气体;

(2)使金属液充型平稳,减少漩涡;

(3)简化浇注系统,提高工艺出品率;

(4)减少铸件气孔、优化、细化金属组织;

(5)提高铸件表面质量和力学性能;

(6)降低铸件废品率;

(7)减少加工余量和提高刀具寿命,降低铸造成本。

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